高速公路濕陷性黃土地基強夯處治分析

成曉強

（山西路橋第七工程有限公司 長治分公司，山西 長治 046000）

1 工程概況

隰吉高速公路設(shè)計全長105.834 km，路基設(shè)計寬度為25.5 m，設(shè)計車速80 km/h。公路沿線分布有多處特殊土路基，包括濕陷性黃土、紅黏土、軟土路基等，地基承載力不足，需要進行加固處理。其中K61+000—K79+000 段為濕陷性黃土路段，該路段處于農(nóng)田灌溉區(qū)，設(shè)計為填方路基。為了防止地表水滲入路基內(nèi)部，在路基兩側(cè)坡腳排水溝外側(cè)設(shè)置寬度為1.0 m，高度為2.0 m 的矩形側(cè)向防滲墻。防滲墻采用水泥土隔水墻，水泥摻量為10%，防滲墻內(nèi)側(cè)和底部鋪設(shè)一層不透水土工布。為消除濕陷性黃土的濕陷性，防止路基完工后產(chǎn)生較大的沉降變形，設(shè)計采用強夯法對濕陷性黃土地基進行處治。

2 濕陷性黃土地基加固方案與監(jiān)測方案

K61+000—K79+000 段為濕陷性黃土路段設(shè)計采用填方路基，路堤最大填方高度為8.1 m，為提高地基承載力，經(jīng)過對各種處治方案進行比選，擬采用強夯法對地基進行處理。強夯處治后地基雖然會產(chǎn)生較大的沉降，但加固后可明顯提高地基承載力，且相比工程造價較低。強夯處治采用點夯和滿夯兩種方式，其中點夯夯點間距為5 m，采用梅花形布置，所選夯錘質(zhì)量為15.3 t，直徑為2.4 m，落錘高度12 m，單擊夯擊能量為2 000 kN·m，4 擊共1 遍；滿夯重疊1/4 錘印，單擊夯擊能量為800 kN·m，2 擊共1 遍，夯點布置見圖1。

圖1 強夯夯點布置

強夯后整平地基，填筑1 m 后的石質(zhì)填料，采用重型振動壓路機碾壓6～8 遍，然后對地基承載力進行檢測。施工范圍為路基邊緣以外3 m 范圍內(nèi)，強夯后采用標準貫入試驗和靜力觸探試驗對地基承載力進行檢測。強夯處治后，進行路基填筑，前3 m分層填筑高度按30 cm，后5.1 m 按50 cm，路基填筑施工期間開展沉降監(jiān)測，分析地基沉降變形情況確定地基的穩(wěn)定性，沉降監(jiān)測測點布置見圖2。

圖2 路基沉降監(jiān)測點布置

3 地基承載力與路基沉降監(jiān)測結(jié)果分析

3.1 強夯后地基承載力檢測

3.1.1 標準貫入試驗結(jié)果分析

標準貫入試驗是通過記錄每貫入30 cm 的錘擊次數(shù)，分析確定地基承載力。試驗過程中選擇不同的部位，對強夯前后錘擊次數(shù)進行檢測。由于測試斷面試驗檢測結(jié)果類似，選取K69+100 斷面作為研究對象，統(tǒng)計試驗檢測結(jié)果見表1。

表1 K69+100 斷面標準貫入試驗結(jié)果

分析表1 得出，不同位置不同深度在強夯前后錘擊數(shù)均有一定幅度的提高，尤其是深度在5 m 以內(nèi)的地基錘擊次數(shù)增加明顯，說明強夯加固有效提高了該路段濕陷性黃土地基承載力。強夯前后深度在5 m 以內(nèi)的地基錘擊次數(shù)平均增加了5 次左右；深度在5 m 以上的地基錘擊次數(shù)平均增加了2 次左右，說明深度在5 m 以內(nèi)的地基加固效果較好，地基整體承載力均得到了一定幅度的提升。

3.1.2 靜力觸探試驗結(jié)果分析

為進一步確定強夯加固后地基承載力，采用靜力觸探試驗進行檢測，與標準貫入試驗檢測結(jié)果進行對比。靜力觸探試驗采用液壓千斤頂將圓錐形探頭壓入到土層，檢測探頭受到的阻力，經(jīng)過換算得出地基承載力，進而分析強夯加固效果。本項目靜力觸探試驗采用雙橋探頭，以K69+100 斷面作為研究對象，在強夯處治前后對地基開展試驗，通過換算得出地基承載力和壓縮模量，見表2。

表2 K69+100 斷面靜力觸探試驗結(jié)果

分析表2 可以得出，強夯前后地基承載力和地基土壓縮模量提高幅度均在50%以上，強夯加固后地基承載力得到了明顯提高。在深度上，強夯加固后5 m 以內(nèi)地基承載力和地基土壓縮模量提高幅度較高；5m 以下提高幅度較低。通過對比分析得出強夯前后地基土承載力得到了明顯提升，在地面以下5m 以內(nèi)提升幅度較高，加固后地基土基本承載力均達到了150 kPa 以上，滿足設(shè)計要求。

3.2 路堤填筑施工期間沉降監(jiān)測結(jié)果分析

在路堤填筑施工期間，在路基中部和兩側(cè)路肩分別布置沉降板，對路基沉降變形情況進行監(jiān)測。由于各監(jiān)測斷面監(jiān)測結(jié)果大體類似，選取K65+200斷面沉降監(jiān)測結(jié)果進行分析。路基填筑施工時間共計178 d，收集施工期間沉降監(jiān)測結(jié)果，并繪制沉降變化曲線見圖3。

圖3 路堤填筑期間地基沉降變化曲線

分析圖3得出，在路堤填筑施工期間沉降量較大，在停工期間沉降量相對較小，路基中部沉降量高于兩側(cè)路肩，施工前期沉降量較大，后期沉降量較小，沉降監(jiān)測結(jié)束后，路基沉降變形已逐步達到穩(wěn)定狀態(tài)。在路基填筑施工期間，由于路基土自重的增加和施工機械荷載的作用，路基沉降變形較大，而在停工期間較小。在施工前期，路基土自重不斷增加，路基沉降變形較大，后期路基土自重增加較小，路基沉降變形也較小，且路基中部沉降量高于兩側(cè)路肩。監(jiān)測結(jié)束時，路基沉降變形基本停止，路基達到了穩(wěn)定狀態(tài)。另外，路基累積沉降量不大，說明強夯加固后地基承載力明顯提高，達到了預(yù)期的加固效果。

4 結(jié)語

（1）強夯前后錘擊次數(shù)得到了明顯提高，尤其是地面以下5 m 提升幅度最高，說明加固后地基承載力得到了明顯提升。（2）強夯前后地基承載力和壓縮模量均得到了明顯提升，其中地面以下5 m 提升幅度最大，與標準貫入試驗相同，且地基承載力均高于設(shè)計要求的150 kPa，說明強夯加固后地基承載力明顯提高，達到了預(yù)期的加固效果。（3）路堤填筑施工階段沉降量較大，施工前期較大，后期較小，監(jiān)測結(jié)束后地基沉降達到了穩(wěn)定狀態(tài)，且累積沉降量較少，說明強夯加固后地基承載力明顯提升，地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，達到了預(yù)期效果。